книги из ГПНТБ / Швайнштейн А.М. Водосбросы зарубежных гидроузлов с высокими бетонными плотинами

Вода туннелем отводится под водослив плотины. Контрфорсы, являющиеся опорной конструкцией водосливной поверхности, в нижней своей части про­ резаны овальными отверстиями (рис. 59), через которые поток воды из отводя­ щего туннеля гидроэлектростанции поступает в іжжшн'і бьеф гидроузла. Выход воды из гидроэлектростанции под водослив не только не вызывает каких-либо затруднении в ее работе при пропуске паводковых расходов через водослив, но и способствует некоторому восстановлению напора гидроэлектростанции.

ды воды, здания гидроэлектростанций подземные, со сравнительно короткой деривацией.

В проектах, выполненных французской фирмой «Кони и Белье», гидро­ электростанции и водосбросы совмещаются с арочно-гравитационными пло­ тинами. Необходимо отметить, что, если такая компоновка сооружений гидро­

Монтейнар, построенная недавно, сооружена в значительно более узком ство­ ре. Иа всех этих гидроузлах сбросные расходы значительно меньше, чем ни гидроузлах Альдеадавила и Пикотэ. Компоновки указанных французских гид­ роузлов весьма своеобразны, поэтому остановимся на каждом из них отдельно.

Гидроузел Монтейнар [16, 158—161] возведен на р. Драк в составе арочнограівитационпой плотины высотой 153 м, длиной по гребню 210 м и встроенного в плотину здания гидроэлектростанции (рис. 60 и 61). В машинном здании гидроэлектростанции шириной 15 м и высотой 35 м расположенія четыре верти­ кальных гидроагрегата, суммарная мощность которых 320 Мет. Здание гидро­ электростанции было запроектировано встроенным для защиты от камнепада со склонов ущелья.

Основным водосбросным сооружением гидроузла является двухлотковый водослив, снабженный па концевом участке носком-трамплином, отбрасываю­

тины, что позволило придать ему очертание в соответствии с профилем Криге­ ра. Он оборудован двумя сегментными затворами размером 11X9,5 м. Носкнтрамплипы водослива размещены на шестнадцатиметровой консоли.

В теле плотины над перекрытием здания гидроэлектростанции имеется два глубинных водоспуска диаметром 2,5 м. Эти водоспуски с верховой стороны оборудованы железобетонными решетками и плоскими гусеничными затворами

70

размером 4,15X2,5 м, а с низовом стороны — регулирующими сегментными затворами; рабочим напор «а эти затворы достигает 100 м. Рассматриваемые водоспуски раіботают и как промывные галереи.

Рис. 60. План гидроузла Монтеннар

Гидроузел Монтейнар расположен в узком обрывистом ущелье глубиной более 450 л, сложенном трещиноватыми глинистыми известняками, В Сусловой

части известняки покрыты слоем аллювия толщиной до 18 м. Во время строи­ тельства гидроузла расходы реки пропускались через обводной туннель.

На рис. 62 приведена компоновка французского гидроузла Бор [90—92,162] на р. Дордонь. В его состав входит арочно-правнтащіоішая плотина высотой

71

120 м, длиной по гребню 389 м и приплотпиное здание гидроэлектростанции, п котором установлены четыре агрегата общей мощностью 206 Мет (2 агрегата по 90 Мет, 1—23 Мет и 1—3 Мет). Один из агрегатов работает под напором из р. Ріо, находящейся на более высоких отметках, чем р. Дордонь; отсасываю­ щая труба этого гидроагрегата выполнена в верхнем бьефе гидроузла Бор.

Водослив гидроузла Бор расположен ближе к левому берегу реки таким образом, чтобы отбрасываемая струя падала в ее русло. Водослив имеет два пролета, перекрываемых сегментными затворами размером 11,5X8,5 м. Для

лотки; «У-холостом сброс уравнительного резерзуара; У-уравнительным резервуар

отброса потока в нижним бьеф гидроузла водослив снабжен носком-трампли­ ном, который опирается на крышу здания гидроэлектростанции. Полная про­ пускная способность водослива 1200 лг3/сек. В теле плотины у правого берега предусмотрены два водоспуска диаметром 3,0 м с дисковыми затворами; про­ пускная способность этих водоспусков 400 м /сек. Породы, залегающие в ос­ новании плотимы, различны по своим свойствам (кристаллические сланцы, слюдистые гнейсы) и разделены сбросовой трещиной. В период строительства гидроузла Бор расходы р. Дордонь пропускались через туннель.

Гидроузел Эгль, также возведенным тіа р. Дордонь, имеет компоновку со­ оружений, очень похожую на компоновку гидроузла Бор. В состав гидроузла Эгль [37, 91, 92, 163] входит арочпо-гравнтацпошіая плотина -высотой 95 м, длиной по греблю 290 м и гидроэлектростанция, мощность которой в четырех агрегатах 200 Мет (рис. 03).

Два водослива гидроузла Эгль расположены в средней части плотины; они сужаются в плане. Каждый «з водосливных лотков оборудован двумя

72

сегментными затворами размером 12X11 м. Носки-трамплины водосливов опираются на здание гидроэлектростанции; поперечный профиль концевого участка водосливных лотков криволинейный (разность отметок у боковых сте-

Рис. 63. План гидроузла Эгль

сбросов; 6—водоприемник гидроэлектростанции; 7—трансформаторная под­ станция.

мок лотка 2,5 м). Благодаря такой конструкции носков-трамплинов поток кон­ центрируется к оси русла и несколько распределяется по его длине1 (рис. 64), при этом уменьшается опасность разрушения падающими струями берегов

1 В монографии Г. М. Вайнштейна [163] указывается, что бла­ годаря соударению в воздухе струй с разных водосливных лотков плотины Эгль происходит диссипация энергии. Учитывая неболь­ шой угол соударения, на основании данных, приведенных, напри­

мер в [I64J, можно полагать, что эти потери невелики.

73

щепного с плотиной и расположенного вблизи осп русла. Решением этой зада­ чи может быть устройство двух водосбросов, расположенных па некотором расстоянии друг от друга симметрично относительно оси русла. На гидроузле Эгль водосбросы были отодвинуты один от другого на небольшое расстояние.

Значительно большее расстояние между водосбросами французского гидроузла Шастан [37, 91, 92, 162, 165] на р. Дордонь (рис. 65) '.Егоарочногравитацноинап плотина имеет высоту 85 м и длину по гребню 350 лі. Принлотппиая гидроэлектростанция мощностью 227 Мег (3 агрегата по 75 Мет и 2 — по 1 Мет).

Рис. 05. План гидроузла Шастан

У—помещение затвора водоспуска; 3—нпзовап перемычка; 3 —водоспуск; 4—строп- тельный тѵшіель; «5-верхораи перемычка; б—водоприемник гидроэлектростанции;

и синхронизированными с помощью электрического вала сегментными затво­ рами высотой 9,4 м. Водосливные поверхности водосбросов криволинейного поперечного профиля, благодаря которому обеспечивается падение струи в русло реки. Такая форма водосбросов способствует соударению струй в воз­ духе, что приводит к некоторой диссипации избыточной кинетической энергии 21. Через поверхностные водосбросы гидроузла может пропускаться расход воды, равный 4000 м31сек.

Водосбросы гидроузла Шастан работают редко и кратковременно, а гидро­ узел возведен на прочных гранитах и гнейсах. Тем-не менее ослабленные участ-

1 Подобное решение было примято и в проекте гидроузла Дубравица на р. Дрина в Югославии. Водосбросы этого гидроузла были рассчитаны па расход 12 000 м3/сек, а арочная плотина пре­ дусматривалась высотой 80 м.

2 При принятом угле между струями должно гаситься не бо­ лее 10—15% полной энергии потока.

74

км русла в пижмем бьефе защищены от воздействия падающих струи массив­ ной облицовкой.

Втабл. 12 приводится ряд сведений о водосбросе плотины Венда Нова, возведенной на р. Рибагаііо [15, 166—168]. Ввиду того, что па этом гидроузле расчетные расходы водосброса сравнительно невелики, не будем на нем оста­ навливаться подробно.

Взаключение отметим, что рассматриваемые конструкции водосбросов и

тины сопряжения бьефов применялись в условиях теплого климата Франции и Пиренейского полуострова. При значительных сбросных расходах в случае сопряжения бьефов посредством отброса струй гидроэлектростанции разме­ щались в береговых примыканиях. Это решение, по-видимому, оказалось более экономичным даже для условии гидроэлектростанции Альдеадавила ■, турбин­ ный расход которой, как указывалось, является довольно значительным.

Совмещение водосброса и гидроэлектростанции с арочной плотиной встре­ чается в практике при относительной ширине створа около 3 (для гравитацион­ ных плотин эта ширина не меньше 4), но сбросные расходы ме превышают при этом 4000 м3/сек. В таких узких створах эксплуатация гидроэлектростанции при пропуске значительных паводковых расходов может существенно затруд­ ниться.

Избыточная энергия максимального паводкового расхода достигает в рас­ сматриваемом случае 10—12 млн. кет. На водосбросах подобного же типа в составе гидроузлов с гравитационными плотинами (табл. 4) избыточная кинети­ ческая энергия сбрасываемого расхода достигает 30 млн кет. Максимальные же удельные расходы на носках-трамплинах водосбросов арочных плотин оказа­ лись большими, чем на носках-трамплинах водосбросов гравитационных плотин (соответственно 170 и 130 м2/сек).

*16. ГЛУБИННЫЕ ВОДОСБРОСЫ, СОВМЕЩЕННЫЕ

СПЛОТИНОЙ

Вэтой главе рассматривались гидроузлы, у которых основные водосбросы поверхностные. Глубинные водосбросы, если и входили ,в состав водосбросных

сооружений, являлись вспомогательными. Предпочтение поверхностным водо­ сбросам перед глубинными отдает­ ся в связи с тем, что были затруд­ нения в обеспечении надежной ра­ боты высокриапорных затворов.

Но глубинные водосбросы имеют

иряд преимуществ.

1.Появляется возможность за счет предварительной сработки во­ дохранилища уменьшить расход максимального расчетного павод­

сбросных сооружений.

4. Обеспечивается значительная дальность отлета струй от сооружения практически без громоздких носков-трамплинов.1

1 После советстких гидроэлектростанций ГЭС Альдеадавнла является самой мощной в Европе.

75

77

Средине расходы р. Замбези достигают ИЗО м3{сек, поэтому в период строительства гидроузла должны были пропускаться значительные расходы воды; пропуск этих расходов осуществлялся в три этапа.

Па первой стадии строительства (рис. 68, а) на правом берегу был соору­ жен необлпцованныи обводной туннель длиной 400 м и площадью поперечного сечения 100 иі2, а за полуциркульном перемычкой возводились левобережные

Рис. 69. Затопление котлована за круговой перемычкой во время строительства гидроузла Кариба.

блоки плотины. Временные сооружения первой очереди были рассчитаны на пропуск расхода 25-процентпой обеспеченности, равного 6000 лР/сек. На случаи, если расход будет превышать указанный, предусматривались специальные меры предосторожности: отверстия в перемычке перекрывались затворами, которые открывались автоматически при повышении уровня воды; ма гребне перемычки были сооружены небольшие арки, которые разрушались при увели­ чении напора.

79

В 1957 г. во время строительства расходы реки достигали 8480 м3/сек и уровни воды поднялись выше перемычки; несколько дней вода переливалась через ее гребень слоем толщиной до 3 м. Аварийные устройства сыграли при этом свою роль, и через шесть недель после пропуска паводка в котловане были продолжены работы.

На второй стадии строительства (рис. 68,6) расходы воды пропускались через обводной туннель п временные глубинные водосбросы в теле плотины и отводящий канал. Перекрытие русла на этой стадии было выполнено с по­ мощью каменионабросной ’перемычки. Основная круговая по форме перемычка состояла из двух рядов шпунтовых стенок, пространство между которыми было забетонировано. Высота перемычки второй очереди была рассчитана на пропуск паводка 8500 м3/сек без затопления котлована. Во вторую очередь строительст­ ва бетонировались левобережные секции плотины, а также две секции плотины, усиливающие круговую перемычку.

него бьефа

/-поверхность дна русла; S —дополнительным затвор; 3 - поверхностные водо­ сбросы с сегментными затворами; -/—глубинные водосбросы. Отметки в метрах.

этому времени на 3,6 ,и, котлован оказался затопленным паводком, расход которого достигал 16 0Ü0 м3/сек (рис. 69). Затопление котлована не повлияло на сроки выполнения бетонных работ.

Гидроузел Кариба возведен в створе, сложенном в основном гнейсами; лишь в правом примыкании на высоте 90 м над рекой имеется слои трещинова­ тых кварцитов. Проект гидроузла Кариба выполнен фирмой «Коип и Белье», а строительные работы производились итальянской фирмой.

Вторым гидроузлом с арочной плотиной, глубинные водосбросы которой рассчитаны на значительные расходы, является гидроузел Баупдери, сооружае­ мый на р. Пенд-Ор'ил в США [10, 186—191]. В состав этого гидроузла входят: высокая арочная плотина, открытые береговые водосбросы и .подземная гидро­ электростанция мощностью 600 Мет (в перспективе мощность ее будет до­

(рис. 70), с площадью поперечных сечений в створе плоских колесных затворов 5,2x 6 ,4 м. Пропускная способность глубинных водосбросов при максималь­ ном напоре 58 м равна 7140 м3/сек. Кроме пропуска паводков глубинные водо­

80